CN107840399A - 旋转式蒸发器和低温蒸发浓缩结晶设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蒸发器，特别涉及到一种旋转式蒸发器，还涉及到含有旋转式蒸发器的低温蒸发浓缩结晶设备。本发明提供了一种旋转式蒸发器，包括转盘，所述转盘设置在容器内部，所述转盘上设有填料，所述容器中设有进气口和出气口，所述容器下方为集水池，所述转盘的转轴和电机连接。本发明提供了一种低温蒸发浓缩结晶设备，包括所述的旋转式蒸发器、冷凝器、风机、加热器，所述旋转式蒸发器的出气口和冷凝器的进气口通过管道连接，所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口通过管道连接，所述风机设置在所述旋转式蒸发器与冷凝器的管道上，所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口之间设有换热器。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸发器，特别涉及到一种旋转式蒸发器，还涉及到含有旋转式蒸发器的低温蒸发浓缩结晶设备。
背景技术
现有蒸发处理技术由于一般使水处于沸腾状态，需要在较高的温度条件下运行，或保持一定的真空度降低水的沸点，因此一方面需要消耗大量蒸汽或电力，另一方面高含盐废水往往含有大量的腐蚀性污染物质，高温条件加大了设备腐蚀风险，同时，剧烈的蒸发过程也使得结垢问题更加严重。为了保证设备的连续稳定运行，就必须选择更昂贵的金属材质，同时对废水进行更加严格的软化预处理，使得蒸发系统投资成本和运行费用居高不下。
目前广泛应用的多效蒸发技术（Multiple EffectDistillation，缩写为MED）和蒸汽再压缩蒸发处理技术（Mechanical VaporRecompression，缩写为MVR）。随着蒸发过程的进行，高盐废液浓度逐渐升高，饱和后开始有晶体析出时，会发生堵塞管道，管路结垢等一系列问题，大部分选择在此之前将浓缩废液排出，进行后续处理。浓缩液处理在蒸发领域是必须面对的问题，对于盐的结晶目前有专门的结晶设备，但对於有机物与盐的混合物通常情况比较复杂，一般的浓缩结晶与离心脱水很难满足要求或造成腐蚀、污堵等。
液体的蒸发速率除了受其本身物理性质影响之外，主要还受到液体温度、液体与气相的接触面积以及液体表面的空气流速等影响。加快液体蒸发有3种方法：1.提高液体温度，2.扩大液体表面积， 3.加速液体表面空气流通。液体的蒸发产生的蒸汽会吸收大量的热量，导致液体温度下降，吹风扇可以加速空气流通，从而加快人体汗液蒸发，减少人体热量，降低人体温度，这样人就会感到凉快。目前凉水塔系统就是利用填料提供了较大的表面积，用大功率风机4将湿空气抽走带走系统热量，使循环水系统降低温度，凉水塔内采用的填料一般为波纹板填料。
理想状态下，填料的比表面积越大水与空气的接触面积也就越大，填料周围的空气越容易达到饱和状态，但是如果饱和蒸汽不能及时移出，液体的蒸发速率依然很低。因此，在蒸发器内湿空气能够及时达到饱和的同时，采用风机4来使液体表面的空气流速加快，液体的蒸发速率也随之加快。含湿量高的热空气遇冷物体接触就会结露冷凝，湿热空气被冷却后，变成干冷空气。目前的多效蒸发和MVR通常采用金属制成的大面积换热器7来用于对物料的加热和湿热空气的冷凝，即使不考虑腐蚀、结垢的因素，采用金属换热器7来间接换热，总会受到换热效率的制约，从而影响加热与冷凝效率。
对于一些粘稠度不高、水中含盐量不至于结晶的污水，时现有的蒸发技术可以方便运行，但如果水中有机物较多且浓缩到一定浓度，形成高粘稠度的浓盐水，此时蒸发冷凝就很难进行下去，若不能合理处理则很容易造成蒸发器、换热器7、管道堵塞。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
对于水中有机物较多且浓缩到一定浓度，形成高粘稠度的浓盐水，蒸发冷凝就很难进行下去，否则容易造成蒸发器、换热器7、管道堵塞。
2、技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了一种旋转式蒸发器，包括转盘1，所述转盘1设置在容器内部，所述转盘1上设有填料，所述容器中设有进气口和出气口，所述容器下方为集水池12，所述转盘1的转轴5和电机2连接。
所述的填料包括边框8，所述边框8内部从上顶部到下底部设有数条连接件连接，所述边框8上部及下部和连接件连接处设置有槽，使液体沿着连接件流到下方，所述的数条连接件平行，在使用时，所述的连接件和地面垂直。
所述的边框8为方形。或圆形或者多边形或者椭圆形。
所述边框8外还设有连接部和边框8连接，所述连接部用于多个填料的组合。
所述边框8设有加强筋9，所述加强筋9在边框8内从所述边框8的左部到所述边框8的右部，并和所述边框8连接。
所述的加强筋9和连接件垂直。
所述的连接件上设有纤维毛。
所述的连接件为导流杆10。
所述的连接件为丝线11。
所述的导流杆10上缠绕有丝线11。
所述边框8、导流杆10、加强筋9、连接部为一整体且材质相同。
所述边框8、加强筋9、连接部为一整体且材质相同。
一种低温蒸发浓缩结晶设备，包括所述的旋转式蒸发器、冷凝器、风机4、加热器3，所述风机4设置在所述旋转式蒸发器的进气口，所述旋转式蒸发器的出气口和冷凝器的进气口通过管道连接，所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口通过管道连接，所述所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口之间设有换热器7。
所述的冷凝器为内含填料，将这些填料模块设置于容器内部，填料底部用托架悬空，容器的底部设有集水池12，顶部设喷淋管，容器或建筑物与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，用泵6将底部集水池12的水冷却后抽到顶部喷淋到填料上，冷水将从填料顶部边框8顺填料导流杆10或丝线11流到填料底部回到集水池12。
能和多段蒸发冷凝设备联合使用，并且能够集成到集成到一个壳装模块或标准集装箱内。
3、有益效果：
本发明提供的一种旋转蒸发器，旋转转盘1上插接有大量的填料，当装有填料的转盘1在一个有进出风口的容器中旋转时，转盘1上填料持续被下部的浓盐水浸润，运动到上部时水被热风蒸发，风将湿热空气带出蒸发器，携带蒸发水份的热空气进入冷凝器，空气中水份被冷凝后，空气再次被加热后进入旋转蒸发器。浓缩液中因水份减少使盐浓度饱和而结晶，连续运行就可以形成连续蒸发结晶。热风可以使用蒸汽、热水、热泵6等方式间接加热，彻底避免了浓缩结晶过程造成的污堵。
附图说明
图1为本发明的作为旋转蒸发器的结构示意图。
图2为本发明的作为浓缩结晶系统的结构示意图。
图3为本发明的多功能填料A。
图4为本发明的多功能填料B.。
图5为本发明的作为冷凝器的结构示意图。
图6为本发明的浓缩结晶与多段低温蒸发冷凝系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例来对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种旋转式蒸发器，包括转盘1，所述转盘1设置在容器内部，所述转盘1上设有填料，所述容器中设有进气口和出气口，所述容器下方为集水池12，所述转盘1的转轴5和电机2连接。
当装有填料的转盘1在一个有进出风口的容器中旋转时，转盘1上填料持续被下部的浓盐水浸润，运动到上部时水被热风蒸发，风将湿热空气带出蒸发器，携带蒸发水份的热空气进入冷凝器，空气中水份被冷凝后，空气再次被加热后进入旋转蒸发器。浓缩液中因水份减少使盐浓度饱和而结晶，连续运行就可以形成连续蒸发结晶。热风可以使用蒸汽、热水、热泵6等方式间接加热，彻底避免了浓缩结晶过程造成的污堵。
将旋转蒸发与冷凝器结合对浓缩液进一步浓缩结晶，同时，冷凝器因吸收旋转蒸发器传入的热空气的热量以及冷凝水释放的潜热而温度升高，需要持续冷却才可以使系统正常运行。
本发明提供新的方法，将上述冷凝器中被加热的冷凝水的热量二次利用，用于对前述低温蒸发冷凝模块进行加热，提供的热量用于低温蒸发冷凝系统对原水的蒸发浓缩，浓缩液进入旋转蒸发器进行二次浓缩后结晶。
所述的填料包括边框8，所述边框8内部从上顶部到下底部设有数条连接件连接，所述边框8上部及下部和连接件连接处设置有槽，使液体沿着连接件流到下方，所述的数条连接件平行，在使用时，所述的连接件和地面垂直。
如图3所示，连接件为导流杆10，命名为填料A。
如图4所示，连接件为丝线11，命名为填料B。
填料A与填料B可以任意组合成填料模块，也可以自下而上堆积叠加使用。
如图2所示，一种低温蒸发浓缩结晶设备，包括所述的旋转式蒸发器、冷凝器、风机4、加热器3，所述风机4设置在所述旋转式蒸发器的进气口，所述旋转式蒸发器的出气口和冷凝器的进气口通过管道连接，所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口通过管道连接，所述所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口之间设有换热器7。
如图2所示，填料A或填料B或填料A与填料B任意组合形成填料模块，将这些填料模块设置于容器内部，填料底部用托架悬空，容器的底部设有集水池12，顶部设喷淋管，容器或建筑物与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，用泵6将底部集水池12的水冷却后抽到顶部喷淋到填料上，冷水将从填料顶部边框8顺填料导流杆10或丝线11流到填料底部回到集水池12，在填料导流杆10或丝线11表面形成水膜，当容器的进风口持续的高含水率的湿热空气进入时，在填料导流杆10或丝线11表面与水膜接触将实现冷凝，将空气变成湿冷空气而离开，容器内将出现连续的冷凝，此时，该装满填料的容器就是一个冷凝器。
填料A与填料B可以根据蒸发器、冷凝器、反应器中使用环境的要求选择合适的材质，如PVC、PP、PE、聚四氟乙烯、聚氨酯、陶瓷、玻璃钢、玻璃纤维、碳纤维、铝、钢铁、铜合金等。
如图2或图6所示，填料A与填料B组合固定到可以旋转的转盘1上置于容器内部，容器下部作为水池使用，当填料被转盘1带动表面将循环被下部的浓盐水浸润，填料被转盘1运动到上部后，填料表面的水被进入容器的热空气加热蒸发带出旋转蒸发器，携带水份的热湿空气进入冷凝器，空气被冷却，水被冷凝吸收，离开冷凝器的冷空气被再次加热进入旋转蒸发器。旋转蒸发器下部的浓缩液因水份减少而饱和，盐在底部结晶，结晶盐水可经离心脱水等过程将盐脱除，脱除结晶盐后的饱和盐水可以再次进入旋转蒸发器，达到持续脱盐的目的。
上述脱盐过程由于没有采用换热方式加热浓缩液，因此即使是粘稠溶液也不会出现污堵。热空气的热量持续被冷凝器吸收，造成冷凝液温度升高，将该冷凝液用于对前述的多段低温蒸发冷凝系统进行加热，实现热能的二次利用。
按图6的方式可以将浓缩结晶与多段低温蒸发系统集成到1个或多个壳装模块或集装箱中，实现标准化批量化生产，降低生产成本，方便运输与安装使用。
本发明提供的低温蒸发与浓缩结晶设备可以用于高盐废水处理、垃圾渗滤液处理、稀硫酸浓缩、煤化工废水处理、稀碱液浓缩、海水淡化、物料浓缩、物料分离、结晶等领域。
实施例1
采用图2所示的结构，制成外形为20英尺集装箱、内部为蒸发浓缩结晶与冷凝设备，各种电器全部采用PLC自动控制。
用低温蒸发设备蒸发处理高盐废水，高盐废水原水COD61000mg/L、氨氮670mg/L、TDS49000mg/L，利用工厂生产过程的75°C废热水对循环系统加热，接通外接冷却水循环冷却，实现320升/小时的冷凝水产量，冷凝水COD450mg/L、氨氮127、TDS120mg/L。
通过低温蒸发后的浓缩液控制TDS在250000mg/L以下，泵6入浓缩结晶设备中继续处理，采用工厂75°C废热资源对浓缩结晶设备的热风加热，将旋转蒸发器底部粘稠浓缩液体持续压滤，饱和盐水继续回到旋转蒸发器处理，压滤后的盐与有机物的混合物由工厂继续做下一段处理。
实施例2
采用图6所示的结构，制成外形为40英尺集装箱，内部为多段蒸发冷凝模块的低温蒸发以及浓缩结晶与冷凝吸收的联合运行设备，风机4、泵6、阀门等电器全部采用PLC自动控制。
将该设备用于处理某高盐废水。利用热水炉为水供热，让85°C热水循环加热旋转蒸发器前的热风，浓缩结晶段的冷凝吸收液通过板式换热器7加热低温蒸发段的高盐废水，实现连续的蒸发冷凝与浓缩结晶，用蓄水池水对系统循环冷却，冷凝水出水流量0.7吨/小时。
高盐废水原水COD 9000mg/L、氨氮 650mg/L、TDS 58000mg/L、SS 200mg/L；冷凝水COD 215mg/L、氨氮 350mg/L、TDS 1050mg/L、SS 8mg/L。冷凝水经生化处理后实现达标排放；从旋转蒸发器底部抽出的粘稠浓缩液排入收集池冷却后沉淀结晶，收集池上清液抽回系统继续处理，沉淀物脱水干化处理后送下一段处理。
实施例3
采用图6所示的结构，制成外形为40英尺集装箱，内部为多段蒸发冷凝模块的低温蒸发以及浓缩结晶与冷凝吸收的联合运行设备，风机4、泵6、阀门等电器全部采用PLC自动控制。
利用该设备对老垃圾填埋场渗滤液进行处理，利用热泵6系统提供55°C热水和冷水10°C，用热水循环加热选择蒸发器热风，冷水循环冷却低温蒸发冷凝系统，对垃圾渗滤液进行处理，冷凝水出来流量420升/小时。垃圾渗滤液原水COD 1900mg/L、氨氮 1370mg/、TDS13000mg/L；冷凝水COD 150mg/L、氨氮 85mg/L、TDS 850mg/L，经生化处理后达标排放。浓缩后粘稠物经脱水干化后封装填埋。
实施例4
采用图6所示的结构，制成外形为40英尺集装箱，内部为多段蒸发冷凝模块的低温蒸发以及浓缩结晶与冷凝吸收的联合运行设备，风机4、泵6、阀门等电器全部采用PLC自动控制。
利用工厂95°C废热水对旋转蒸发器热风系统循环加热，处理用于金属表面清洗的废水，冷却采用工厂循环冷却系统，冷凝水出水流量为1吨/小时。
废水原水： PH9.4、COD 600mg/L、氨氮 26mg/L、TDS 38000mg/L、SS270mg/L、总镍1.2mg/L、总镉0.34mg/L、总铁 0.97mg/L、总铜0.22mg/L、氟化物34mg/L；
冷凝水：PH9.5、COD 38mg/L、氨氮 10.4mg/L、TDS 519mg/L、SS 3mg/L、总镍＜0.05mg/L、总镉＜0.012mg/L、总铁＜ 0.03mg/L、总铜＜0.012mg/L、氟化物0.98mg/L；
浓缩结晶物经脱水后由工厂转至下一工段处理。
原文以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。
Claims (11)
1.一种旋转式蒸发器，其特征在于：包括转盘，所述转盘设置在容器内部，所述转盘上设有填料，所述容器中设有进气口和出气口，所述容器下方为集水池，所述转盘的转轴与电机连接。
2.如权利要求1所述的旋转式蒸发器，其特征在于：所述的填料包括边框，所述边框内部从上顶部到下底部设有数条连接件连接 ，所述边框上部及下部和连接件连接处设置有槽，使液体沿着连接件流到下方，所述的数条连接件平行，在使用时，所述的连接件与轴垂直。
3.如权利要求2所述的旋转式蒸发器，其特在于：所述的边框为方形或圆形或者多边形或者椭圆形。
4.如权利要求2所述的旋转式蒸发器，其特在于：所述边框外还设有连接部和边框连接，所述连接部用于多个填料的组合。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的多功能填料，其特征在于：所述的连接件为导流杆。
6.如权利要求2-5任一权利要求所述的多功能填料，其特征在于；所述的连接件为丝线。
7.如权利要求8所述的多功能填料，其特征在于；所述的导流杆上缠绕有丝线。
8.如权利要求8所述的多功能填料，其特征在于；所述边框、导流杆、加强筋、连接部为一整体且材质相同。
9.一种低温蒸发浓缩结晶设备，其特征在于：包括如权利要求1-8任一权利要求所述的旋转式蒸发器、冷凝器、风机、加热器，所述旋转式蒸发器的出气口和冷凝器的进气口通过管道连接，所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口通过管道连接，所述冷凝器的出气口和所述旋转式蒸发器的进气口之间设有换热器，所述风机设置在所述旋转式蒸发器与冷凝器连接的管道上。
10.如权利要求9所述的低温蒸发浓缩结晶设备，其特征在于：所述的冷凝器为内含如权利要求2-8任一权利要求所述的填料，将这些填料模块设置于容器内部，填料底部用托架悬空，容器的底部设有集水池，顶部设喷淋管，容器或建筑物与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，用泵将底部集水池的水冷却后抽到顶部喷淋到填料上，冷水将从填料顶部边框顺填料导流杆或丝线流到填料底部回到集水池。
11.如权利要求9或10所述的低温蒸发浓缩结晶设备，其特征在于：能和多段蒸发冷凝设备联合使用，并且能够集成到集成到一个壳装模块或标准集装箱内。
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